无线传感器网络定位与目标跟踪技术.
无线传感网络的目标跟踪技术
41网络通信技术Network Communication Technology电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering要想在大数据背景下，节省传感器节点中的能量，需要对传感器网络进行优化，积极采用网格状结构，对其中的节点整合。
当网络没有侦测事件发生的时候，其中的普通节点就会处于休眠状态。
基于此，需要对无线传感网络的目标跟踪技术进行分析，从而保证数据信息传输的有效性。
1 目标跟踪技术的发展背景无线传感网络已经成为了社会发展中的必不可少的内容，其中所涉及到的数据信息也是非常多的，这就需要加强对目标跟踪技术的有效应用，可以说目标跟踪是无线传感器网络中的主要内容之一，其可以实现对多目标的跟踪定位，其目的是确定目标的位置以及运动状态，实现对其中信息的整合[1]。
在此过程中，还涉及到了WSN 中的定位和数据融合等多种关键技术，其中的目标节点会受到多个因素的影响，并且其中数据信息的机动性以及隐蔽性也比较强。
因此，需要对多目标跟踪问题进行整合，实现在复杂环境中数据信息的准确定位。
在无线传感网络的主要内容进行分析时，发现其中的目标跟踪方法是比较多的，要想提高系统跟踪的精度，需要节省节点中的能量开销，加强对其中节点的检测，及时发现其中的问题。
2 跟踪目标中的问题2.1 跟踪精度目前，无线传感器网络中的目标跟踪技术已经在计算机发展中得到了有效应用，是其中比较常见的算法，其中的目标计算位置和实际位置之间存在一定的误差，不断提高跟踪的精确度。
在此过程无线传感网络的目标跟踪技术张天宇（北京邮电大学 北京市 100876）中，需要注意的是，其精度越高并不代表着效果就越好。
因此，要想提高目标的跟踪精确度，需要多融合一些较多的节点数据，这种方式会可以减少能量开销[2]。
2.2 跟踪能量消耗在对无线传感器网络进分析时，发现其中所跟踪的目标大都是应用于复杂的环境中，其中的节点能量消耗也是一个比较关键的问题。
无线传感网络中的目标跟踪技术
点 交换 侦测 数 据 ， 定 目标 的位 置 和 确
运 动 轨 迹 ，预 测 目标 的 运 动 方 向 ， 并
通 过 一 定 的 唤 醒 机 制 使 得 目标 运 动
方 向上 的节点 及 时 加 入跟 踪 过程 。 单
目标 跟 踪 是 多 目标 跟 踪 的 基 础 ， 目前 无 线 传 感 器 网 络 的 目标 跟 踪 研 究 主 要 集 中于 单 目标 跟 踪 。
维普资讯
刘 博 ： 线传 感 网 络 中的 目标跟 踪 技 术 无
Ｚ ＴＥ ＣＯＭ Ｍ ＵＮＩ ＣＡＴＩ ＯＮＳ
节 点协 作 跟踪 同一 个 目标 。 感器 节 传
无线传感网络中的目 标跟踪技术
Ｔ ｒ ｔ ｒ ｋ ｇ ｅｈｏ ｇ ｓｎ ｒｌ ｓ ａｇ ａ ｉ ｃｎｌ ｉ ｅ ｓ ｅＴ ｃ ｎ Ｔ ｏ ｅ ｉＷｉ ｅ
ｅ＝ ０． 月 。 １
摘 要 ： 线 传 感 器 网络 由于 其 自 组 织性 、 棒 性 及 节点 数 量 巨 大 的 特 点 ， 常 适 合 于 无 鲁 非 目标 跟踪 。 线传 感 器 网络 目 标 跟踪 大 体分 为单 目 标 跟踪 与 面 目标 跟 踪 。 目标 跟 踪 无 单 主 要 采用 双 元检 测 协 作 跟踪 、 息驱 动 协作 跟踪 、 送树 跟踪 算 法 等 方 法 。面 目标 跟 信 传 踪 采用 对 偶 空 间转 换 算法 等 方 法 。在 无线 传感 器 网络 目标 跟 踪 中 ， 踪 精度 、 踪 能 跟 跟 量 消耗 和 跟 踪可 靠 性 是需 要 考 虑 的主 要 问题 。 关 键词 ： 无线 传 感 器 网络 ； 目标 跟踪 ； 自组 织
１ 单 目标 跟 踪
１ １双 元 检 测 协 作 跟 踪 ． 双 元 检 分 类号 ：Ｐ ２ 文献 标 识 码 ： 文章 编 号 ： ０ —８ ８（０８ ０— ０８ ０ Ｔ９ Ａ １ ９ ６６ ２０ ） １０４ ． ３ ０
无线传感器网络中的移动目标跟踪与感知研究
无线传感器网络中的移动目标跟踪与感知研究无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，简称WSNs）是由大量部署在一个空间范围内的低成本、低功耗、小型化的无线传感器节点组成。
这些节点能够感知环境中的各种物理和化学信号，并将这些信息通过网络进行传输和处理，从而实现对环境的实时监测与感知。
在WSNs中，移动目标跟踪与感知一直是一个重要而具有挑战性的研究方向，本文将从不同角度探讨这一问题。
一、无线传感器网络中的移动目标跟踪技术发展随着科技的进步和无线通信技术的发展，无线传感器网络的应用范围不断扩大，涵盖了军事、环境监测、智能交通等众多领域。
然而，在实际应用中，如何准确、高效地跟踪移动目标始终是一个具有挑战性的问题。
1.1 传感器节点选择与部署在无线传感器网络中，传感器节点的选择与部署对于目标跟踪和感知具有重要影响。
传感器节点的选择要能够满足目标检测、定位和追踪的需求，考虑到成本、能量消耗和网络容量等因素。
同时，传感器节点的部署位置也需要经过合理规划，以保证网络的覆盖范围和信号质量。
1.2 目标检测与定位算法目标检测与定位是实现移动目标跟踪的基础，只有准确地检测和定位目标，才能保证后续的跟踪任务的准确性。
常见的目标检测与定位算法包括基于信号强度、时间差测量（Time of Arrival，TOA）和测量的角度等。
这些算法能够通过多节点协同工作，提高目标的定位精度和稳定性。
1.3 目标跟踪算法目标跟踪算法是实现移动目标感知和跟踪的核心技术。
常见的目标跟踪算法包括基于卡尔曼滤波器（Kalman Filter）和粒子滤波器（Particle Filter）的方法。
这些算法能够结合传感器节点的观测值和先验信息，对目标的位置和运动轨迹进行估计和预测。
二、无线传感器网络中的移动目标感知研究移动目标感知不仅包括目标的跟踪，还包括对目标属性和行为的分析。
在无线传感器网络中，如何有效地感知移动目标的属性和行为是一个重要而具有挑战性的问题。
基于无线传感器网络的战场目标跟踪
位 ， 了一种基于测量信息的跟踪 方法 ， 给出 方法实现简单 。性 能分析表 明 ： 出的定位跟踪 方法能有 效地 提 降低能量 消耗 ， 延长节点和网络 寿命 ， 基本可以满足战场 目标跟踪需求。
关键词 ：无线传感器网络 ；目标定位 ；目标跟踪
中图 分 类 号 ：Ｔ ３ ３ Ｐ９ 文 献标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ － ７ ７ ２ ０ ）７ ０ １ ～ｏ ０ ０ ９ ８ （０ ７ ０ － １ ８ ３
（ ｐ ｒｍｅ ｔ ｆ ｌ ｔｏ ｉ Ｅ ｇｎｅｉｇａ ｄＩｆｒ ｔ ｎＳｉｎｅ Ｕ ｖ ｒｉ ｆ ｃ ｎ ｅａ ｄ Ｄｅａ ｔ ｎ ｅ ｒｎｃ ｎ ｉｅｒｎ ｎ ｏｍａｉ ｃｅ ｃ ， ｎ ｅｓ ｙｏ ｉ ｃ ｎ ｏＥ ｃ ｎ ｏ ｉ ｔ Ｓｅ Ｔ ｈ ｏｏｙｏ ｈｎ ， ｆｉ ３０ ７， ｈｎ ） ｃ ｅ ｎ ｌ ｆＣ ｉａ Ｈｅｅ ２０ ２ Ｃ ｉａ ｇ
李志刚， 屈玉贵 ， 蔺智挺 ， 刘桂英， 赵保华
（ 中国科学技术大学 电子工程与信息科学 系， 安徽 合肥 ２０ ２ ） ３ ０７
摘
要 ：基 于无线传感器 网络 ， 目标 定位跟踪应用进行 了研究 。在对 目标定位跟踪时 ， 对 如何既保证跟踪
精度 又能有效 降低 能量 消耗 ， 针对这个 问题 ， 出了一种简便 的加权 坐标质心定位 方法 ， 过对 目标 的定 提 通
Ｂａ ｔｅ ｅｄ ｔ ｒ ｅ ｒ ｃ ｉ ｇ ｂ ｓ ｄ ｏ ｒ ｌ ｓ ｔｌ ｆ ｌ ａ ｇ ｔｔ ａ ｋ ｎ ａ ｅ ｎ ｗｉｅｅ ｓ ｉ
ｓ ｎｓ ｒ ｎ ｔ ｒ ｓ ｅ ｏ ｅ ｗｏ ｋ
Ｌ ｈ—ａｇ Ｑ ｕｇ ｉ ＬＮ Ｚ ｉ ｉｇ ＬＵ Ｇ ｉ ｉｇ Ｚ Ａ ａ—ｕ Ｉ ｉ ｎ ， Ｕ Ｙ —ｕ ， Ｉ ｈ・ｎ ， Ｉ ｕ— ｎ ， Ｈ Ｏ Ｂ ｏｈ ａ Ｚ ｇ ｔ ｙ
无线传感器网络中定位跟踪技术的研究
无线传感器网络中定位跟踪技术的研究一、概述无线传感器网络（WSN）作为一种分布式、自组织的网络系统，近年来在各个领域得到了广泛的应用，尤其在定位跟踪技术方面展现出了巨大的潜力。
定位跟踪技术是通过无线传感器节点之间的协作，实现对目标对象的位置信息获取和动态跟踪的关键技术。
在环境监测、智能农业、军事侦察、灾难救援等众多场景中，定位跟踪技术都发挥着不可替代的作用。
随着无线传感器网络技术的不断发展，定位跟踪技术的精度和稳定性得到了显著提升。
传统的定位方法如GPS等虽然具有较高的定位精度，但在某些特殊环境下如室内、地下等区域，其定位效果并不理想。
而无线传感器网络中的定位跟踪技术，通过结合多个传感器节点的信息，能够实现对目标对象的精确定位和实时跟踪。
无线传感器网络中的定位跟踪技术已经取得了丰富的研究成果，包括基于测距的定位算法、无需测距的定位算法、移动目标跟踪算法等。
这些算法在不同的应用场景中展现出了各自的优势和特点，为无线传感器网络的定位跟踪提供了有效的解决方案。
无线传感器网络中的定位跟踪技术仍面临一些挑战和问题。
如何进一步提高定位精度和稳定性、如何降低节点能耗以延长网络寿命、如何优化网络通信以提高数据传输效率等。
这些问题需要我们在未来的研究中不断探索和创新，以推动无线传感器网络中定位跟踪技术的进一步发展。
无线传感器网络中的定位跟踪技术是一项具有广阔应用前景和重要意义的研究领域。
通过深入研究和创新，我们可以不断提高定位跟踪技术的性能和应用效果，为各个领域的发展提供有力支持。
1. 无线传感器网络的概念与特点无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是一种由大量低功耗、低成本、微型化的传感器节点通过无线通信技术相互连接而成的自组织网络系统。
这些传感器节点被部署在监测区域内，能够实时感知并收集环境信息，如温度、湿度、光照、压力等，并通过多跳转发的方式将数据传输至汇聚节点，进而实现信息的集中处理和应用。
无线传感器网络中的目标跟踪算法研究
无线传感器网络中的目标跟踪算法研究无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是一种由大量分布式传感器节点组成的网络，用于监测和感知环境中的物理和化学变量。
目标跟踪是WSN中的一个重要应用，它通过节点之间的协作和信息融合，实时追踪环境中的目标物体。
目标跟踪算法的研究是优化WSN性能和提高目标定位精度的关键。
在无线传感器网络中，目标跟踪算法的研究涉及到多个方面，包括目标检测、目标定位和目标追踪等。
目标检测是指在感知环境中发现目标物体的过程，通过传感器节点采集环境信息，并根据预定义的目标特征对目标进行识别。
目标定位是通过多个传感器节点的测量数据对目标进行精确定位，以确定目标的位置信息。
目标追踪是通过节点之间的协作和信息融合，实时追踪目标物体的位置和运动轨迹。
针对目标跟踪算法中的目标检测问题，研究者们提出了多种方法。
传统的目标检测方法主要基于图像处理技术，通过图像处理算法对采集的图像进行分析和处理，以发现目标物体。
然而，由于无线传感器网络中的节点资源有限，传统的图像处理方法在算力和能耗方面都存在较大的问题。
因此，研究者们不断提出针对无线传感器网络的目标检测算法。
近年来，随着深度学习技术的兴起，基于深度学习的目标检测算法逐渐成为研究热点。
深度学习算法通过构建深层神经网络模型，利用大量的数据进行训练和学习，能够自动提取图像中的特征。
在无线传感器网络中，深度学习算法可以通过节点之间的协作，使用分布式的方式进行目标检测，并将检测结果传输给监控中心。
这种算法不仅能够提高目标检测的准确性，还能够降低通信能耗，提高网络的生存时间。
除了目标检测，目标定位也是目标跟踪算法中的重要问题。
目标定位算法通过节点之间的通信和信息融合，利用测量数据对目标进行定位。
在传感器节点资源有限的情况下，研究者们提出了许多有效的目标定位算法。
一种常见的方法是利用多智能体系统进行目标定位。
多智能体系统是一种由多个智能体节点组成的系统，节点之间可以通过通信和协作来实现任务目标。
无线传感器网络的目标跟踪算法
无线 传 感 器 网络 的 目标 跟 踪 算 法
陈凤 娟
（ 辽宁对外 经贸学院 ， 辽宁大连
［ 摘
１ １ ６ ０ ５ ２ ）
要］ 无线传感器 网络有着广泛的应 用 ， 是一个重要的研 究领域 。在 无线传感 器网络 的各个研 究方向 中 ， 目标
跟踪是 一个重－ Ｊ ｔ － ￣ 究内容 ， 是很 多研 究方向的基础。无线传感 器网络 中的 目标跟踪 的方法很 多， 各种 算法都有 自己的 优 点和缺 点。本文 首先介绍 了无线传感器 网络的基本概念 ， 然后分析 各种跟 踪算法的特 点， 提 出一种跟踪算法 的方案 ，
并对未来的研 究做 出展望。
［ 关键 词］ 无线传 感器网络 ； 节点 ； 目标丢失 ； 目标跟踪 ； 能量 消耗 ［ 中图分类号 ］Ｇ ６ ４ ２ ［ 文献标识码 ］Ａ ［ 文章编号 ］１ ６ ７ １ －５ ９ １ ８ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ － ０ １ １ １ － ０ ２ ［ 本刊 网址 ］ｈ ｔ ｔ ｐ ： ／ ／ ｗ ｗ ｗ ． ｈ ｂ ｘ ｂ ． ｎ ｅ ｔ 时间窗 口内， 目标 匀速直线运 动 ， 采用 不同 的权 值计算 方式来 建立不 同的跟踪 方案 。该算法 的优 点是没使 用 网络 中的所有 节 点， 降低 了 网络 能耗 ， 存 在的不 足是 不同 的权 值方案 增加 了 网络消耗 ， 跟踪精度虽 然 比 Ｃ Ｔ Ｂ Ｄ跟踪 算法有 一 定 的提高 ， 但 是仍然不是很好 。 Ｓ Ｔ Ｕ Ｎ算 法把整个 网络 中的传感节点按功能不 同划 分成树 形结构 ， 汇聚节点为树根 ， 其他节 点为树叶和树枝 ， 树 叶负责 目 标监测 ， 树根 负责计算 目标位置 。Ｓ Ｔ Ｕ Ｎ跟踪 算法 的优点 是机 制简单 、 信 息的融合 比较好 、 发 送信 息量小 、 路 由信息 明确 ， 它 的缺点是 网络能力耗费很大 ， 网络 的稳定性也较差 。 Ｄ Ｃ Ｓ算法根据 目标的边界形成相 应数量 的簇 ， 使用簇 头节 点收集边界节点发送过来 的信息 ， 最后传送 到汇聚节 点 。Ｄ Ｃ Ｓ 算法 的优点是能用簇动态的跟踪 目标边界 ， 不 足是簇 头节 点的
基于现代无线传感器网络的目标跟踪算法
王的 ， 传送树结构是一种 由移动 目标附近的节点组成 的动态树型结 构， 并且 会随着 目标的移动动态地 添加或者删 除一些节点 ， 首先保 证高效性而且可节省 时间和开销 。 但是需要动态融合计算所 以能量 消耗 比较大 ， 所 以要选取合适的融合节点 。 ２ ． ２ 现代 无 线传 感器 目标 追踪 的原理 和 方法 （ １ ） 在 目标节点位置 附近活动是 ， 可 以通过多种方式获得节点 和 目标位置关系的信息 ， 有距离和方 向等关系 。 测量距离的方法很 多， 比如 测量 目标 发出信号的能量强度 ， 信号 之前传播 的条件和外
１ 现 代 无线传 感器 网络的 结构
１ ． １现 阶段 无线 传感 器 网络 无线传感器 的三个重要要素分别是 ： 传感器 、 感知对象和观察 者。 通过无线通信方式形成 的一个多跳 的 自组 织的网络系统。 １ ． ２传 感 器 网络 的体 系结构 大规模布放的无线传感器 网络 ， 节点通过飞机撒播 、 机器投射 等方式 ， 大 规模 的监 测 对 象 内部 和 周 围 的信 息 ， 有着 广 阔 的覆 盖 领 域， 无 线 传感 器 网 络 的一 个 典 型 体 系 结 构包 括 了传 感 器 节 点 、 汇 聚 节点、 Ｉ ｎ ｔ ｅ ｍｅ ｔ或通信卫 星、 任务管理节点 以及观察对象可 以实现 监测区域 内任意地点 、 任意时间的信息采集 、 处理和分析 ， 最终通过 Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ 或者通过卫星讲这些传感器网络与任务管理节点通信， 对 任意 区域监测 到的数据进 行高效处理 ， 然后整合数据提供 给使 用
通 信技 术
基于现代无线传感器 网络的 目标跟踪算法
曹 亚君 袁 继 荣 源自（ 商丘 职业技 术 学 院 河 南商 丘 ４ ７ ６ ０ ０ ０ ）
无线传感器网络技术与应用 第2版 教学大纲[3页]
![无线传感器网络技术与应用 第2版 教学大纲[3页]](https://img.taocdn.com/s3/m/026e2549f6ec4afe04a1b0717fd5360cba1a8de1.png)
《无线传感器网络技术与应用》课程教学大纲一、基本信息课程中文名称无线传感器网络技术与应用课程英文名称Wireless sensor network technology and application课程类别通识教育（）大类基础（√）专业核心（）专业方向（）课程性质必修（）任选（√）总学时24（其中理论教学20学时，实验4学时）本课程对毕业要求的贡献培养学生计算思维能力，使学生能够综合应用结构化程序设计的基本方法编写简单应用程序。
二、教学目的与任务无线传感器网络是信息科学领域的一个全新发展方向，是物联网的支撑技术之一。
传感器技术在遥控、监测、传感和智能化等高科技应用领域中发挥着重要作用。
课程主要内容包括：无线传感器网络的网络与通信技术，及以时间同步、定位技术、数据管理、目标跟踪、拓扑控制、覆盖技术、安全技术等为支撑的无线传感器网络技术与应用；无线传感器网络的软硬件设计，新型的人工智能物联网，以及无线传感器网络在智能家居、智能温室系统和远程医疗监护系统中的应用；最后是工程实践指导，且给出了完整的实现细节。
本课程适用于物联网工程、通信工程、计算机应用、人工智能等专业的高年级本科生教材，也可以适用于建筑电气、网络管理等领域的工程技术人员和从事智能物联网等工作的技术人员学习用。
三、教学内容与要求基本教学内容（一）概述 2学时无线传感器网络（WSN）概述，主要内容：WSN的发展历程、基本概念、应用领域、特点、关键技术。
（二）网络与通信技术2学时1、物理层概述、链路特性、物理层设计、低俗物理层、中高速物理层；2、MAC概述、基于竞争的MAC协议、基于时分复用的MAC协议、其它MAC协议；3、路由协议概述、平面路由协议、分簇路由协议、其它路由协议、路由协议自主切换；4、传输协议概述、拥塞控制协议、可靠保证协议；5、ZigBee与IEEE 802.15.4的区分、ZigBee协议框架和特点、网络层规范、应用层规范。
无线传感网络中的目标追踪与定位算法研究
无线传感网络中的目标追踪与定位算法研究无线传感网络（Wireless Sensor Networks，简称WSN）是由大量分散部署的无线传感器节点组成的网络系统，可以用于各种监测和控制任务。
其中的目标追踪与定位算法是WSN中的研究热点之一。
目标追踪与定位是WSN中的基础问题，其核心是通过无线传感器节点感知目标的位置信息，并将其准确地定位。
目标追踪主要涉及目标在移动过程中的位置跟踪，而定位则是指在目标位置未知情况下根据传感器节点的信息推算目标位置。
近年来，针对目标追踪与定位问题，研究者们提出了一系列的算法。
其中，最常用的方法之一是基于距离测量的三角定位算法。
该算法通过测量节点与目标之间的距离，并利用节点之间的距离信息进行三角定位计算，进而推算出目标的位置。
该方法简单易行，但对节点的位置布局有一定要求，且在多目标或密集目标情况下效果欠佳。
除了三角定位算法，还有一类基于测量模型的目标追踪与定位算法。
该算法通过节点测量目标的某些属性（比如速度、方向等），利用模型预测目标的位置。
这种方法不依赖于节点的位置布局，适用于复杂环境下的目标追踪与定位，但在目标运动模式复杂或多目标情况下可能存在困难。
此外，还有一种基于区域划分的目标追踪与定位算法。
该算法根据网络中的拓扑结构将区域划分为若干个子区域，在每个子区域中部署若干个节点进行目标追踪与定位。
该方法可以克服传统算法中的一些问题，如一致的节点布局要求等，但在目标跨区域移动时可能存在连续性问题。
值得一提的是，目标追踪与定位算法的研究中还涉及到多传感器融合、协作定位等技术。
通过融合不同传感器节点的信息或通过节点之间的协作，可以提高目标追踪与定位算法的准确性和稳定性。
例如，可以通过融合加速度传感器和陀螺仪等传感器的数据，实现对目标的姿态估计；或者通过节点之间的相互通信，利用分布式算法实现目标的协作定位。
当然，在实际应用中，目标追踪与定位算法还面临一些挑战。
如传感器节点的能量限制、网络拓扑的变化、传感器误差等。
无线传感器网络中的自身定位系统和算法
1、无线传感器网络定位算法分 类
无线传感器网络定位算法主要分为基于距离的定位算法和基于非距离的定位 算法。
1、1基于距离的定位算法
基于距离的定位算法是通过测量节点之间的距离或角度来确定节点位置的算 法。这类算法通常需要节点之间的精确测距或时间同步，因此，对于低成本、低 功耗的无线传感器网络来说，实现起来较为困难。这类算法包括：
无线传感器网络节点定位算法的性能评估可以从定位精度、能耗、鲁棒性、 自适应性等方面进行考虑。其中，定位精度是评估算法最直观的指标，而能耗则 是评估算法可持续性的重要因素。鲁棒性和自适应性则能够反映算法在实际应用 中的稳定性和适应性。
此外，无线传感器网络节点定位算法还需要考虑可扩展性和容错性。可扩展 性是指算法能够适应网络规模的不断变化，而容错性则是指算法对于节点故障或 者通信故障的应对能力。
3、跳数算法（Hop-based）：通过测量节点之间的跳数和已知节点之间的距 离，利用跳数限制和位置信息计算节点位置。包括DV-Hop（Distance VectorHop）、MHOP（Minimum Hop）、LEACH（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy）等算法。
1、2基于非距离的定位算法
基于非距离的定位算法是通过节点之间的连通性来确定节点位置的算法。这 类算法不需要精确测距或时间同步，因此，对于低成本、低功耗的无线传感器网 络来说，实现起来较为容易。这类算法包括：
a)质心定位算法：通过连接若干个节点，将它们的质心作为新的节点位置。
b) Centroidal Voronoi Tessellation（CVT）算法：将节点连接成若干个 三角形，将每个三角形的质心作为新的节点位置。
211、3连通性：由于传感器网络的连通性是一个基本属性，因此，对于定位 算法来说，保证连通性是一个基本要求。如果定位结果造成了网络的连通性问题， 那么这个算法就不适合在无线传感器网络中使用。
详解无线传感器网络定位技术
详解无线传感器网络定位技术1 引言无线传感器网络作为一种全新的信息获取和处理技术在目标跟踪、入侵监测及一些定位相关领域有广泛的应用前景。
然而，无论是在军事侦察或地理环境监测，还是交通路况监测或医疗卫生中对病人的跟踪等应用场合，很多获取的监测信息需要附带相应的位置信息，否则，这些数据就是不确切的，甚至有时候会失去采集的意义，因此网络中传感器节点自身位置信息的获取是大多数应用的基础。
首先，传感器节点必须明确自身位置才能详细说明“在什么位置发什么了什么事件”，从而实现对外部目标的定位和跟踪；其次，了解传感器节点的位置分布状况可以对提高网络的路由效率提供帮助，从而实现网络的负载均衡以及网络拓扑的自动配置，改善整个网络的覆盖质量。
因此，必须采取一定的机制或算法来实现无线传感器网络中各节点的定位。
无线传感器网络定位最简单的方法是为每个节点装载全球卫星定位系统（GPS）接收器，用以确定节点位置。
但是，由于经济因素、节点能量制约和GPS 对于部署环境有一定要求等条件的限制，导致方案的可行性较差。
因此，一般只有少量节点通过装载GPS 或通过预先部署在特定位置的方式获取自身坐标。
另外，无线传感器网络的节点定位涉及很多方面的内容，包括定位精度、网络规模、锚节点密度、网络的容错性和鲁棒性以及功耗等，如何平衡各种关系对于无线传感器网络的定位问题非常具有挑战性。
可以说无线传感器网络节点自身定位问题在很大程度上决定着其应用前景。
因此，研究节点定位问题不仅必要，而且具有很重要的现实意义。
2 WSN 定位技术基本概念2.1 定位方法的相关术语1）锚节点（anchors）：也称为信标节点、灯塔节点等，可通过某种手段自主获取自身位置的节点；2）普通节点（normal nodes）：也称为未知节点或待定位节点，预先不知道自身位置，需使用锚节点的位置信息并运用一定的算法得到估计位置的节点；3）邻居节点（neighbor nodes）：传感器节点通信半径以内的其他节点；4）跳数（hop count）：两节点间的跳段总数；5）跳段距离（hop distance）：两节点之间的每一跳距离之和；6）连通度（connectivity）：一个节点拥有的邻居节点的数目；7）基础设施（infrastructure）：协助节点定位且已知自身位置的固定设备，如卫星基站、GPS 等。
无线传感器网络定位算法及其应用研究
无线传感器网络定位算法及其应用研究一、概述无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSNs）是由一组能够自组织形成网络的低功耗、多功能、微型传感器节点组成，这些节点通过无线通信方式相互连接，实现对环境信息的实时监测和数据采集。
WSNs的出现，为物联网、智能城市、工业自动化、环境监测、军事侦察等领域带来了革命性的变革。
无线传感器网络中的节点往往因为能量、通信距离和成本等因素的限制，导致网络中的节点位置信息难以获取，从而影响了网络性能和应用效果。
研究无线传感器网络定位算法，对于提高网络性能、扩展应用范围具有重要意义。
无线传感器网络定位算法是指通过一定的数学方法和计算模型，利用网络中节点的距离、角度等信息，实现对节点位置的精确估计和计算。
随着无线传感器网络技术的不断发展，定位算法的研究也日益深入，出现了多种不同的定位算法，如基于测距的定位算法、无需测距的定位算法等。
这些算法各有优缺点，适用于不同的应用场景和网络环境。
本文旨在探讨无线传感器网络定位算法的基本原理、分类、优缺点以及在实际应用中的表现。
将对无线传感器网络定位算法的发展历程进行简要回顾，介绍各种经典算法的基本原理和实现方法。
结合实际应用场景，分析不同定位算法的适用性和性能表现，探讨其在实际应用中的优缺点。
展望未来无线传感器网络定位算法的发展趋势和研究方向，为相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。
1. 无线传感器网络的定义与发展概述无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是一种分布式传感网络，其末梢是数以万计的微小传感器节点。
这些传感器节点通过无线方式通信，形成一个多跳自组织网络，具有灵活的网络设置和可变的设备位置。
WSN不仅可以通过传感器节点采集和监测环境信息，还能通过通信模块将信息传送到决策中心，实现对环境的感知、监测和控制。
无线传感器网络的发展始于20世纪80年代，随着计算机和通信技术的不断进步，其应用领域逐渐扩大。
移动无线传感器网络中的覆盖与定位技术研究
移动无线传感器网络中的覆盖与定位技术研究移动无线传感器网络（Mobile Wireless Sensor Networks，MWSN）作为无线传感器网络的一种特殊形态，具有涉及更复杂的问题和更高的技术挑战。
其中，覆盖与定位技术是MWSN中关键的研究领域。
本文将重点探讨MWSN中的覆盖与定位技术，并介绍相关的研究进展和应用。
一、覆盖技术覆盖是指传感器节点通过无线通信技术对感兴趣的区域进行监测和采集。
在MWSN中，覆盖技术的目标是通过最少的传感器节点来实现对目标区域的全面监测，同时保证网络的稳定性和能耗效率。
1. 部署策略部署策略是覆盖技术中的核心问题之一，不同的部署策略对网络的性能和效率有着重要影响。
常见的部署策略包括均匀部署、随机部署和克隆部署等。
均匀部署可以实现全面覆盖，但传感器节点数量较多，造成能耗过高；随机部署能够降低能耗，但无法保证全面覆盖；克隆部署可以通过克隆节点来增加覆盖率，但会引入重复信息。
因此，需要根据实际应用场景和需求选择合适的部署策略。
2. 覆盖维持和修复MWSN中的传感器节点可能会出现能量耗尽、故障或被移动等情况，导致覆盖范围减小或不完整。
为了维持和修复覆盖，需要对节点状态进行实时监测和管理。
此外，可以通过部署额外的节点来补充覆盖区域，或者通过传感器节点的移动来调整覆盖范围。
二、定位技术定位技术是MWSN中另一个重要的研究方向，它的目标是通过无线通信技术确定传感器节点的位置信息。
准确的定位信息对于很多应用如目标跟踪、导航和地理信息系统等都是必要的。
1. 节点定位算法节点定位算法是定位技术中的核心内容，目前常见的定位算法包括多普勒效应法、距离测量法、角度测量法和混合定位法等。
多普勒效应法通过测量移动节点和参考节点之间的多普勒频移来计算位置；距离测量法基于节点之间的信号强度和传播时间来估算距离；角度测量法利用方向和角度信息来定位节点；混合定位法结合多种技术来提高定位准确度。
不同的算法适用于不同的环境和应用场景，研究人员需要根据实际需求选择合适的定位算法。
浅析无线传感器网络及其在目标跟踪中的应用
Ｋｅ ｒ ：ｗ ｉｅｅｓｓ ｎｓｒｎｅｗ ｏ ｋ ；ｒｈｉｅ ｔ ｅｒ ｐ ｒ ｅ ｈ １ ｉｓｔ ｅ ｒ ｃ ｎ ｇ ｗｏ ｄｓ ｙ ｒ ｌ， ｅ ｏ ｔ ｒ ｓａ ｃ ｔｃｕｒ ； ｐｏ ｔｔｃ ｎｏｏｇｅ ； ｇ ｔｔａ ｋｉ ａ ａ
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浅析无线传感器 网络及其在 目标跟踪 中的应用
杨 莹 ． 刚！ 小 彭
（． 林 电子 科 技 大学 汁算 机 与控 制 学 院， １ 桂 中心 ， 西 桂 林 ５ １０ ） ４ ０ ４ ２桂 － 广 ４ ０ ３
摘 要 ： 线 传 感￣ Ｗ Ｓ Ｗ ｉ ｌ ｓ ｅ ｓｒ ｔ ｒｓ￣ 新 兴 的 下一 代传 感 器 网络 ， 当前在 国 际上 备 受 关 注的 、 无 ｇ（ Ｎ， ｒ ｅ ｎｏ ｗｏｋ）． ｅ ｓＳ Ｎｅ ． ＿ 是 涉及 多学科 高度 交叉 、 知 识 高 度 集成 的 前 沿热 点 研 究领 域 该 文 简要 介 绍 无 线 传感 器 网络 的体 系结 构 ， 无 线传 感 器 网络 的特 点 及 节 点 定位 、 间同 步等 对 时 支撑技 术进 行 了探 讨 。最 后 阐述 了无 线 传 感 器 网络 在 目标跟 踪 中的 应 用 。
无线智能传感器网络中的目标跟踪算法研究的开题报告
无线智能传感器网络中的目标跟踪算法研究的开题报告一、研究背景及意义随着无线通信与计算机技术的不断发展，智能传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）成为了研究热点之一，该技术已经被广泛应用于智能家居、环境监测、智能交通等领域。
WSN系统由多个节点组成，节点之间可以相互通信，通过自组织的方式实现协同工作。
对于WSN中的目标跟踪问题，其研究意义主要体现在以下方面：1. 提高传感器节点的感知能力。
目标跟踪算法可以提高传感器节点的感知能力，从而实现对目标的精准跟踪。
2. 提高传感器网络的协同工作能力。
目标跟踪算法可以实现节点之间的数据共享和信息协同，进一步提高传感器网络的协同工作能力。
3. 实现智能化的物联网系统。
WSN是物联网系统的重要组成部分，目标跟踪算法可以为物联网系统提供更加智能化的服务。
因此，对于无线智能传感器网络中的目标跟踪算法，其研究具有重要应用价值。
二、研究现状及不足目前，WSN中的目标跟踪算法研究已经取得了不少进展。
传统的目标跟踪算法主要包括Kalman滤波和粒子滤波等，这些算法已经被广泛应用于WSN系统中。
随着WSN的应用场景越来越广泛，一些新的目标跟踪算法也被提出，例如基于深度学习的目标跟踪算法以及协同定位和地图构建算法等。
但是，当前WSN中的目标跟踪算法还存在以下不足：1. 研究成果缺乏实际应用验证。
目前，WSN中的目标跟踪算法研究大多停留在理论探索阶段，缺乏实际应用验证。
这导致一些算法在实际应用中存在很多问题，无法实现预期的效果。
2. 能耗问题。
WSN是一种资源受限的系统，节点的能耗一直是WSN研究中的热点问题。
目标跟踪算法的研究也需要考虑如何降低能耗，以提高系统的使用寿命。
3. 系统安全问题。
WSN的安全问题一直是WSN研究中的热点问题，而目标跟踪算法往往需要传输一定量的数据，因此需要考虑如何保证系统的安全性。
三、研究内容及方法为了解决上述WSN中的目标跟踪算法存在的问题，本研究将从以下几个方面开展研究：1. 设计高效的目标跟踪算法。
无线传感器网络动态最近邻协作目标跟踪算法
（ ｃ ｏｌ ｆ ｎｏｍａｉｎＳ ｉ ｃ ｎ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｃ ｎｒｌ ｏ ｔ ｎｖｒｉ ， Ｓ ｈ ｏ ｆｒ ｔ ｃ ｎ ｅａ ｄＥ ｇ ｅｉ ， ｅ ｔａ Ｓ ｕｈ Ｕ ｉ ｓ ｙ ｏＩ ｏ ｅ ｎ ｎ ｅ ｔ Ｃ ａ ｇｈ １０ ５ Ｃ ｉａ ｈ ｎ ｓａ４ ０７ ， ｈｎ ）
ｐ ｅ ｉｔ ｎ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｉ ｉｔｏ ｕ ｅ ｒ ｃ ｌ ｕ ａｉｎ ｏ ｖｎ ａ ｇ ｔ ｌｃ ｔ ｎ Ｃｌｓｅ ｅ ｄ ｉ ｓ ｌｃｅ ａ ｅ ｎ ｒ ｄ ｃｉ ｃ ａ ｉｍ Ｓ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｆ ａｃ ｌｔ ｆ ｍｏ ｉ ｇ ｔ ｒ ｅ ｏ ａｉ ． ｕ ｔｒ ｈ ａ ｓ ｅｅ ｔｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｏ ｏ ｏ ｏ
２１ ０２年 第 ３ １卷 第 ７ 期
传感器与微系统 （ ｒｎｄｃｒ ｎ ｃｏｙｔｍ Ｔ ｃｎｌｇ ｓ Ｔａｓｕｅ ｄＭｉ ｓｓ ｅｈ ｏ ｉ ） ａ ｒ ｅ ｏｅ
１５ ３
无 线传 感 器 网络 动态 最 近邻 协 作 目标 跟 踪 算 法
龙 慧 ，樊晓 平 ，刘 少强 ， 文妍 唐
ｆｒ ｏ ｉ ｌ ｒ ｃ ｉ ｒ ｃｓｏ Ｗ ｈ ｎ ｔｒ ｅ ｏ ｅ ｎｔ ｈ ｏ ｔｒｎ ｒ ａ， ｌｉｓ ｎｓ ｒｎ ｄ ｓ ｔ ｔｃ ｎ ｓ ｎ ｅ ｔ ｏ ｐｔｍａ ｔａ ｋｎｇ ｐ ｅ ｉｉｎ． ｅ ａ ｇ ｔｍ ｖ ｓ ｉ ｏ ｔ ｅ ｍ ｎｉｏ ｉｇ ａ ｅ ｍｕ ｔ—ｅ ｏ ｏ ｅ ｈａ ａ ｅ ｓ ｈｅ ｔｒ ｅ ｒ ｃ ｌａ ｏ ａｉｅｙ ｓ ｔａ ｋｎｇ ｌ ｓｅ ｒ ｎｉｉｌ ａｇ ｔｗｏ ｋ ｏｌ ｂ ｒ ｔ ｌ ａ ａ ｒ ｃ ｉ ｃｕ ｔ ｒ ｆ ｉ ｔａ ｐｏ ｉｉｎ ｆ ｔ ｒ ｅ ｂ ｓ ｄ ｎ ｅ ｓ ｓ ａ ｅ ｖ ｏ ｓｔｏ ｏ ａ ｇ ｔ ａ ｅ ｏ ｌａ ｔ ｑｕ ｒ ．Ｋａｍ ａ ｌ ｎ
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基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术
COO定位法
优点
◆实现简单 ◆只需建立基站覆盖数据库 ◆定位快速 ◆无需改造设备
缺点
◆定位精度较差
全球范围定位技术
GPS
GPS是英文Global Positioning System（全 球定位系统）的简称。 GPS系统利用GPS定位卫星，在全球范 围内实时进行定位、导航的系统，称为 全球卫星定位系统，简称GPS。GPS是 由美国国防部研制建立的一种具有全方 位、全天候、全时段、高精度的卫星导 航系统，能为全球用户提供低成本、高 精度的三维位置、速度和精确定时等导 航信息
基于带有传感器的移动终端的定位技术
TA定位法
移动终端与附近的三个以上的基站 通信，利用TA参数解算得到位置 信息。
◆优点：移动终端无需改动
◆缺点：无法与其他业务同时进行； 增加信令开销；定位时间较长
基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术
AOA定位法
相应地测量出目标与两个基站之间 的传输信号到达角度参数的信息， 通过数学解算，得到目标的具体位 置信息 ◆优点：在基站稀疏的场景使用 ◆缺点：障碍物增大误差
基于无线传感器网络的定位技术
TDOA定位法
组合测量算法采用RF信号 和超声波信号测距，根据 传感器发射的两种信号到 达的时间差(T2 - T1)和两种 信号的传播速度解算两点 间的距离。
◆测量精度提高 ◆设备成本增加
基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术
COO定位法
单基站定位方式，根据移动终端所处的传感器网络ID号确定终端 的具体位置。 ◆定位原理和方式最为简单。 ◆定位精度取决于网络小区的覆盖半径：基站密集区域(如城市核 心区)，定位精度可达50m以内；基站稀疏区域(如山区)，定位精度 只能粗略为几千米。
无线传感器网络 定位与目标跟踪技术
WSN定位技术
◆确定自己(目标或节点) 在系统中的位置 ◆在系统中寻找目标(节点) 的位置
◆绝对位置：目标在某一特定坐 标系中的位置(经纬度、高度等) ◆相对位置：相对于某一基点的 位置关系
基于传感器网的定位技术
按传感器工作模式分类
基于无线传感器网络的定 位技术 ◆基于上行链路 ◆提供相对位置 ◆确定锚节点(基点，L1、 L2、L3)，再根据目标(A) 与锚节点的距离，确定目 标节点的相对位置
优点
◆终端设备无需改造 ◆定位精度高，数据可优化
缺点
◆时钟同步复杂 ◆误差易累积放大
基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术
TDOA定位法
基于信号到达时间差定位法，通过精确测量从目标到不同步基站 的信号传输时间差，进而解算出目标的位置
基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术 TDOA定位法
全球范围定位技术
GPS
GPS系统由三部分组成 ◆卫星空间星座：共有24颗人造地球卫星， 其中21颗工作星，3颗备用星。分布在互成 60度夹角的6个轨道平面上。每12小时环绕 地球一圈。 ◆地面控制部分：主控站、地面天线、监 测站及通讯辅助系统。 ◆GPS用户装置：卫星天线和接收机
全球范围定位技术
全球范围定位技术
AGPS
辅助全球卫星定位系统（Assisted Global Positioning System，AGPS）是一 种GPS的运行方式。它可以利用手机基地站的资讯，配合传统GPS卫 星，让定位的速度更快。
◆AGPS技术是一种结合了网络基站信息和GPS信息对移动台进行定位 的技术，可以在移动通信网络中使用。 ◆AGPS技术需要在手机具有GPS接收机模块，改造手机天线，同时要 在移动网络上加建位置服务器、差分GPS基准站等设备。如果要提高 该方案在室内等GPS信号屏蔽地区的定位有效性，该方案还提出需要 增添类似于EOTD方案中的位测量单元（LMU）。 ◆GPSOne是AGPS技术的一种定位方案。
基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术
TDOA定位法
优点
◆可在语音和控制信道上测量
◆适用于多种通信制式 ◆对原有系统改动不大 ◆测量精度对距离、多径干扰、 功率等因素不敏感 ◆延时小
缺点
◆需要对基站设备进行 改造 ◆传感器节点须附加声 波或超声波收发装置 (组合测距方式)
基于传感器网的定位技术
-10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90 -100
根据无线信道的路径损耗模型， 利用接收信号强度、发送功率来 估计传输的直线距离。
◆优点：硬件门槛低
◆缺点：精度受路径障碍物影响 较大
0
10
20
30
40 50 60 距 离 （ m）
70
80
90
100
基于传感器网的定位技术
GPS
GPS特点 ◆卫星不间断发射由二进制码元组成的伪随机码(简称伪码)组成的导航 电文，伪码分为民用的C/A码(粗码)和军用的P码(精确码)。 ◆C/A码测得的伪距精度约为10-20米， P码伪距精度约为2米；如加入辅 助手段精度可达厘米级，甚至毫米级。
◆GPS提供的导航信息为经纬度。
地球直径约12756km 纬度1度对应距离约为111.133km 经度1度对应距离约为111.413cosΦ(km)， Φ为测量点纬度
TDOA算法是对TOA算法的一种改进方法，不直接利用信号到达时间 来解算目标位置，利用信号到达时间差解算。
◆无需在信号中加入特定的时间标记信息
◆定位精度该与TOA算法 ◆解算二维坐标最少需要两个双曲线方程，即三个基站；解算三 维坐标至少需要三个双曲线方程，即四个基站 ◆对硬件设备要求较高，未解决障碍物造成误差的弊端 ◆TDOA值解算方式：差值直接解算(时间同步)、估计算法
75 m
L2
m 40
L3 L1定位技术
按传感器工作模式分类
基于带有传感器的移动终 端定位技术 ◆基于下行链路 ◆提供多种位置信息 ◆定位准确快速，解算相 对复杂，对系统硬件有一 定要求
基于传感器网的定位技术
基于带有传感器的移动终端的定位技术
0
RSSI定位法
RSSI(dBm)
基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术
TOA定位法
基于信号到达时间定位法，通过精确测量从目标到三个以上基站 的信号传输时间得到目标到基站的距离，进而解算出目标的位置
基于传感器网的定位技术
基于无线传感器网络的定位技术
TOA定位法
电磁波传播速度高；目标与基站距离小，因此TOA定位法 的精度与位置测量单元的时钟精度紧密相关。